JP2009257759A

JP2009257759A - 冷凍装置

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Publication number: JP2009257759A
Application number: JP2009184345A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Takegami; 雅章竹上; Kenji Tanimoto; 憲治谷本
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2002-04-08
Filing date: 2009-08-07
Publication date: 2009-11-05
Also published as: AU2003221148A1; EP1493978A4; US6986259B2; JP4378176B2; CN1547654A; EP1493978B1; AU2003221148B2; DE60332823D1; ATE470114T1; US20040159111A1; KR20040010740A; JPWO2003085332A1; WO2003085332A1; CN100565038C; TWI235227B; EP1493978A1; TW200401094A

Abstract

【課題】
膨張機構に感温式膨張弁を用いた冷凍装置において、蒸発器に溜まった冷凍機油を圧縮機に回収する。
【解決手段】
膨張機構に感温式膨張弁（46）を用いた冷凍装置において、蒸発器（45）の上流側に開閉弁（7a）を設け、この開閉弁（7a）をいったん閉じることで蒸発器（45）の出口側を強制的に過熱状態にして膨張弁（46）の開度を大きくし、その後に上記開閉弁（7a）を開いて蒸発器（45）に液冷媒を流して湿り気味の運転を行うことにより、蒸発器（45）に溜まった冷凍機油を圧縮機構（2D）に回収できるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、蒸気圧縮式冷凍サイクルの冷凍装置に関し、特に、蒸発器に溜まった冷凍機油を圧縮機に回収する油回収機構を備えた冷凍装置に係るものである。

従来より、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷凍装置が知られている。この冷凍装置は、室内を冷暖房する空調機を始め、食品等を貯蔵する冷蔵庫や冷凍庫等の冷却機として広く利用されている。この冷凍装置では、圧縮機から吐出された冷媒が冷媒回路の凝縮器、膨張機構及び蒸発器を順に流れることにより、蒸気圧縮式冷凍サイクルが行われる。

この冷媒回路において、圧縮機からは、冷媒だけでなく、圧縮機内を潤滑するための冷凍機油も吐出されてしまう。圧縮機から吐出されたこの冷凍機油を再び圧縮機に戻すため、例えば特許文献１に記載されているように、圧縮機の吐出側にオイルセパレータを設けて、このオイルセパレータを圧縮機の吸入管に油戻し通路を介して接続したものがある。油戻し通路には通常は開閉弁が設けられている。この構成においては、上記開閉弁を開くことにより、オイルセパレータで吐出ガス冷媒から分離した冷凍機油を、油戻し通路と吸入管を介して圧縮機に戻すことができる。

特開２００１−２８０７１９号公報

一方、吐出ガス冷媒に含まれる冷凍機油は、オイルセパレータによってすべてが圧縮機に戻されるわけではなく、一部は冷媒とともに冷媒回路を循環する。そして、冷媒が冷媒回路を循環して時間が経つにつれ、蒸発器にも僅かずつ冷凍機油が溜まっていく。そこで、従来の冷凍装置では、膨張機構に電動膨張弁のような開度調整可能な膨張機構を用いている場合などは、この膨張弁を開き気味にして蒸発器に液冷媒を多く流すことにより湿り気味の運転を行い、溜まった冷凍機油を圧縮機に回収する操作を行う場合があった。

しかし、膨張機構に感温式膨張弁を用いた場合は、強制的に開度を調整して湿り運転にすることが困難で、蒸発器の冷凍機油を圧縮機に回収することも困難であった。

本発明は、このような問題点に鑑みて創案されたものであり、その目的とするところは、膨張機構に感温式膨張弁を用いた冷凍装置において、蒸発器に溜まった冷凍機油を圧縮機に回収できるようにすることである。

本発明は、蒸発器（45）の上流側に開閉弁（7a）を設け、この開閉弁（7a）をいったん閉じることで蒸発器（45）の出口側を強制的に過熱状態にした後に該開閉弁（7a）を開く制御を行うようにしたものである。

具体的に、請求項１に記載の発明は、圧縮機構（2D）と凝縮器（4）と膨張機構（46）と蒸発器（45）とが順に接続された冷媒回路（1E）と、蒸発器（45）に溜まった冷凍機油を圧縮機構（2D）に回収する油回収機構（7a，80）とを備えた冷凍装置を前提としている。

そして、上記膨張機構（46）が蒸発器（45）の出口側の冷媒の状態に基づいて開度調整される感温式膨張弁により構成されている。また、上記油回収機構（7a，80）は、蒸発器（45）の上流側に接続されて閉鎖状態と開口状態とのみに切り換わる開閉弁（7a）と、該開閉弁（7a）を制御する制御手段（80）とを備えている。

さらに、上記冷媒回路（1E）は、上記開閉弁（7a）の開口によって冷媒が蒸発器（45）に供給され、上記開閉弁（7a）の閉鎖によって冷媒が蒸発器（45）への冷媒供給が遮断されるように構成されている。

加えて、上記制御手段（80）は、油回収動作の際に、上記開閉弁（7a）を所定時間閉鎖した状態で運転を行うことにより蒸発器（45）の出口の過熱度を上昇させて上記感温式膨張弁（46）の開度を大きくした後、上記開閉弁（7a）を開口して運転を行うように構成されている。

また、請求項２に記載の発明は、圧縮機構（2D）と凝縮器（4）と膨張機構（46）と蒸発器（45）とが順に接続された冷媒回路（1E）と、蒸発器（45）に溜まった冷凍機油を圧縮機構（2D）に回収する油回収機構（7a，80）とを備え、上記圧縮機構（2D）と凝縮器（4）とが１つのユニット（1A）に設けられ、上記膨張機構（46）と蒸発器（45）とが１つのユニット（1C）に設けられた冷凍装置を対象としている。

そして、上記膨張機構（46）が蒸発器（45）の出口側の冷媒の状態に基づいて開度調整される感温式膨張弁により構成されている。

さらに、上記油回収機構（7a，80）は、蒸発器（45）の上流側に接続され且つ該蒸発器（45）を有するユニット（1C）に設けられた開閉弁（7a）と、該開閉弁（7a）を制御する制御手段（80）とを備えている。

この請求項１及び２に記載の発明においては、蒸気圧縮式冷凍サイクルの運転動作を行ううちに蒸発器（45）に冷凍機油が溜まってくると、油回収機構（7a，80）の制御手段（80）により、蒸発器（45）の上流側の開閉弁（7a）をいったん閉鎖する。この状態で運転を所定時間継続することにより、蒸発器（45）の出口側の冷媒流量が低下し、その過熱度が大きくなる。このようにして蒸発器（45）の出口の過熱度が上昇すると、感温式膨張弁（46）は、冷媒流量の不足を補うために開度が大きくなる。その後、開閉弁（7a）が開口されるため、蒸発器（45）には凝縮後の液冷媒が比較的多量に流入する。したがって、この液冷媒により蒸発器（45）内に溜まった冷凍機油が流されて、圧縮機構（2D）に回収される。

この油戻しの動作中、蒸発器（45）には多くの液冷媒が流入するが、該液冷媒は蒸発器（45）で概ね蒸発する。また、冷媒流量が多量すぎると液バックのおそれがあるが、冷媒の流量は、液バックによる液圧縮が生じない程度に設定するとよい。

請求項１及び２に記載の発明によれば、蒸発器（45）の上流側に開閉弁（7a）を設け、この開閉弁（7a）をいったん閉じることで蒸発器（45）の出口側を強制的に過熱状態にして感温式膨張弁（46）を開いた後、該開閉弁（7a）を開いて蒸発器（45）に液冷媒を一気に流すようにしているため、蒸発器（45）に溜まった冷凍機油を圧縮機構（2D）に回収できる。また、蒸発器（45）に流す液冷媒の流量が多くなりすぎないように設定しておけば、液バックによる動作の不具合も生じない。

図１は、本発明の実施形態に係る冷凍装置の冷媒回路図である。図２は、冷房運転の動作を示す冷媒回路図である。図３は、冷凍運転の動作を示す冷媒回路図である。図４は、第１冷房冷凍運転の動作を示す冷媒回路図である。図５は、第２冷房冷凍運転の動作を示す冷媒回路図である。図６は、暖房運転の動作を示す冷媒回路図である。図７は、第１暖房冷凍運転の動作を示す冷媒回路図である。図８は、第２暖房冷凍運転の動作を示す冷媒回路図である。図９は、第３暖房冷凍運転の動作を示す冷媒回路図である。図１０は、圧縮機の運転状態に応じた油回収動作を設定する際のフローチャートである。図１１は、油回収１の動作を示すフローチャートである。図１２は、油回収２の動作を示すフローチャートである。図１３は、油回収３の動作を示すフローチャートである。図１４は、油回収４の動作を示すフローチャートである。図１５は、冷蔵ユニットを複数台備えた冷凍装置の全体構成図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

本実施形態に係る冷凍装置（1）は、コンビニエンスストアに設けられ、冷蔵ショーケース及び冷凍ショーケースの冷却と店内の冷暖房とを行うためのものである。

図１に示すように、上記冷凍装置（1）は、室外ユニット（1A）と室内ユニット（1B）と冷蔵ユニット（1C）と冷凍ユニット（1D）とを有し、蒸気圧縮式冷凍サイクルを行う冷媒回路（1E）を備えている。この冷媒回路（1E）は、冷蔵・冷凍用の第１系統側回路と、空調用の第２系統側回路とを備えている。上記冷媒回路（1E）は、冷房サイクルと暖房サイクルとに切り換わるように構成されている。

上記室内ユニット（1B）は、冷房運転と暖房運転とを切り換えて行うように構成され、例えば、売場などに設置される。また、上記冷蔵ユニット（1C）は、冷蔵用のショーケースに設置されて該ショーケースの庫内空気を冷却する。上記冷凍ユニット（1D）は、冷凍用のショーケースに設置されて該ショーケースの庫内空気を冷却する。室内ユニット（1B）と冷蔵ユニット（1C）と冷凍ユニット（1D）は、図１では１台ずつしか示していないが、この実施形態では室内ユニット（1B）が１台、冷蔵ユニット（1C）が３台程度、そして冷凍ユニット（1D）が１台接続されているものとする（図１５参照）。

〈室外ユニット〉
上記室外ユニット（1A）は、第１圧縮機としてのインバータ圧縮機（2A）と、第２圧縮機としての第１ノンインバータ圧縮機（2B）と、第３圧縮機としての第２ノンインバータ圧縮機（2C）とを備えると共に、第１四路切換弁（3A）、第２四路切換弁（3B）、及び第３四路切換弁（3C）と、熱源側熱交換器である室外熱交換器（4）とを備えている。

上記各圧縮機（2A，2B，2C）は、例えば、密閉型の高圧ドーム型スクロール圧縮機で構成されている。上記インバータ圧縮機（2A）は、電動機がインバータ制御されて容量が段階的又は連続的に可変となる可変容量圧縮機である。上記第１ノンインバータ圧縮機（2B）及び第２ノンインバータ圧縮機（2C）は、電動機が常に一定回転数で駆動する定容量圧縮機である。

上記インバータ圧縮機（2A）と第１ノンインバータ圧縮機（2B）と第２ノンインバータ圧縮機（2C）は、この冷凍装置（1）の圧縮機構（2D，2E）を構成し、該圧縮機構（2D，2E）は、第１系統の圧縮機構（2D）と第２系統の圧縮機構（2E）とから構成されている。具体的に、圧縮機構（2D，2E）は、運転時に、上記インバータ圧縮機（2A）と第１ノンインバータ圧縮機（2B）とが第１系統の圧縮機構（2D）を構成し、第２ノンインバータ圧縮機（2C）が第２系統の圧縮機構（2E）を構成する場合と、上記インバータ圧縮機（2A）が第１系統の圧縮機構（2D）を構成し、第１ノンインバータ圧縮機（2B）と第２ノンインバータ圧縮機（2C）とが第２系統の圧縮機構（2E）を構成する場合とがある。つまり、インバータ圧縮機（2A）が冷蔵・冷凍用の第１系統側回路に、第２ノンインバータ圧縮機（2C）が空調用の第２系統側回路に固定的に用いられる一方、第１ノンインバータ圧縮機（2B）は第１系統側回路と第２系統側回路に切り換えて用いることができるようになっている。

上記インバータ圧縮機（2A）、第１ノンインバータ圧縮機（2B）及び第２ノンインバータ圧縮機（2C）の各吐出管（5a，5b，5c）は、１つの高圧ガス管（吐出配管）（8）に接続され、該高圧ガス管（8）が第１四路切換弁（3A）の１つのポートに接続されている。上記インバータ圧縮機（2A）の吐出管（5a）、第１ノンインバータ圧縮機（2B）の吐出管（5b）、及び第２ノンインバータ圧縮機（2C）の吐出管（5c）には、それぞれ逆止弁（7）が設けられている。

上記室外熱交換器（4）のガス側端部は、室外ガス管（9）によって第１四路切換弁（3A）の１つのポートに接続されている。上記室外熱交換器（4）の液側端部には、液ラインである液管（10）の一端が接続されている。該液管（10）の途中には、レシーバ（14）が設けられ、液管（10）の他端は、第１連絡液管（11）と第２連絡液管（12）とに分岐されている。

尚、上記室外熱交換器（4）は、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、熱源ファンである室外ファン（4F）が近接して配置されている。

上記第１四路切換弁（3A）の１つのポートには、連絡ガス管（17）が接続されている。上記第１四路切換弁（3A）の１つのポートは、接続管（18）によって第２四路切換弁（3B）の１つのポートに接続されている。該第２四路切換弁（3B）の１つのポートは、補助ガス管（19）によって第２ノンインバータ圧縮機（2C）の吐出管（5c）に接続されている。また、第２四路切換弁（3B）の１つのポートは、第２ノンインバータ圧縮機（2C）の吸入管（6c）が接続されている。尚、上記第２四路切換弁（3B）の１つのポートは、閉塞された閉鎖ポートに構成されている。つまり、上記第２四路切換弁（3B）は、三路切換弁であってもよい。

上記第１四路切換弁（3A）は、高圧ガス管（8）と室外ガス管（9）とが連通し且つ接続管（18）と連絡ガス管（17）とが連通する第１状態（図１実線参照）と、高圧ガス管（8）と連絡ガス管（17）とが連通し、且つ接続管（18）と室外ガス管（9）とが連通する第２状態（図１破線参照）とに切り換わるように構成されている。

また、上記第２四路切換弁（3B）は、補助ガス管（19）と閉鎖ポートとが連通し、且つ接続管（18）と第２ノンインバータ圧縮機（2C）の吸入管（6c）とが連通する第１状態（図１実線参照）と、補助ガス管（19）と接続管（18）とが連通し、且つ吸入管（6c）と閉塞ポートとが連通する第２状態（図１破線参照）とに切り換わるように構成されている。

上記インバータ圧縮機（2A）の吸入管（6a）は、第１系統側回路の低圧ガス管（15）に接続されている。第２ノンインバータ圧縮機（2C）の吸入管（6c）は、第１，第２四路切換弁（3A，3B）を介して第２系統側回路の低圧ガス管（連絡ガス管（17）または室外ガス管（9））に接続されている。また、第１ノンインバータ圧縮機（2B）の吸入管（6b）は、後述の第３四路切換弁（3C）を介してインバータ圧縮機（2A）の吸入管（6a）及び第２ノンインバータ圧縮機（2C）の吸入管（6c）に接続されている。

具体的には、インバータ圧縮機（2A）の吸入管（6a）には分岐管（6d）が接続され、第２ノンインバータ圧縮機（2C）の吸入管（6c）には分岐管（6e）が接続されている。そして、インバータ圧縮機（2A）の吸入管（6a）の分岐管（6d）が逆止弁（7）を介して第３四路切換弁（3C）の第１ポート（P1）に接続され、第１ノンインバータ圧縮機（2B）の吸入管（6b）が第３四路切換弁（3C）の第２ポート（P2）に接続され、第２ノンインバータ圧縮機（2C）の吸入管（6c）の分岐管（6e）が逆止弁（7）を介して第３四路切換弁（3C）の第３ポート（P3）に接続されている。また、第３四路切換弁（3C）の第４ポート（P4）には、後述するレシーバ（14）からのガス抜き管（28）の分岐管（28a）が接続されている。上記分岐管（6d，6e）に設けられている逆止弁は、第３四路切換弁（3C）へ向かう冷媒流れのみを許容するものである。

上記第３四路切換弁（3C）は、第１ポート（P1）と第２ポート（P2）が連通し、第３ポート（P3）と第４ポート（P4）が連通する第１の状態（図の実線参照）と、第１ポート（P1）と第４ポート（P4）が連通し、第２ポート（P2）と第３ポート（P3）が連通する第２の状態（図の破線参照）とに切り換え可能に構成されている。

上記各吐出管（5a，5b，5c）と高圧ガス管（8）と室外ガス管（9）とが冷房運転時の高圧ガスライン（1L）を構成している。一方、上記低圧ガス管（15）と第１系統の圧縮機構（2D）の各吸入管（6a，6b）が第１の低圧ガスライン（1M）を構成している。また、上記連絡ガス管（17）と第２系統の圧縮機構（2E）の吸入管（6c）が冷房運転時の第２の低圧ガスライン（1N）を構成している。

上記第１連絡液管（11）と第２連絡液管（12）と連絡ガス管（17）と低圧ガス管（15）とは、室外ユニット（1A）から外部に延長され、室外ユニット（1A）内にはこれらに対応して閉鎖弁（20）が設けられている。さらに、上記第２連絡液管（12）は、液管（10）からの分岐側端部に逆止弁（7）が設けられ、レシーバ（14）から閉鎖弁（20）に向かって冷媒が流れるように構成されている。

上記液管（10）には、レシーバ（14）をバイパスする補助液管（25）が接続されている。該補助液管（25）は、主として暖房時に冷媒が流れ、膨張機構である室外膨張弁（26）が設けられている。上記液管（10）における室外熱交換器（4）とレシーバ（14）との間には、レシーバ（14）に向かう冷媒流れのみを許容する逆止弁（7）が設けられている。該逆止弁（7）は、液管（10）における補助液管（25）の接続部とレシーバ（14）との間に位置している。

上記液管（10）は、この逆止弁（7）とレシーバ（14）との間で分岐して（分岐液管（36）という）、該分岐液管（36）が、上記第２液管（12）における閉鎖弁（20）と逆止弁（7）との間に接続されている。該分岐液管（36）には、第２液管（12）からレシーバ（14）へ向かう冷媒流れを許容する逆止弁（7）が設けられている。

上記補助液管（25）と低圧ガス管（15）との間には、リキッドインジェクション管（27）が接続されている。該リキッドインジェクション管（27）には、電磁弁（SV6）が設けられている。また、上記レシーバ（14）の上部とインバータ圧縮機（2A）の吐出管（5a）との間には、ガス抜き管（28）が接続されている。該ガス抜き管（28）には、レシーバ（14）から吐出管（5a）に向かう冷媒流れのみを許容する逆止弁（7）が設けられている。また、上述したように、このガス抜き管（28）の分岐管（28a）は上記第３四路切換弁（3C）の第４ポート（P4）に接続されている。

上記高圧ガス管（8）には、オイルセパレータ（30）が設けられている。該オイルセパレータ（30）には、油戻し管（31）の一端が接続されている。該油戻し管（31）は、他端が第１油戻し管（31a）と第２油戻し管（31b）に分岐している。第１油戻し管（31a）は、電磁弁（SV0）が設けられ、インバータ圧縮機（2A）の吸入管（6a）に接続されている。また、第２油戻し管（31b）は、電磁弁（SV4）が設けられ、第２ノンインバータ圧縮機（2C）の吸入管（6c）の分岐管（6e）に接続されている。

上記インバータ圧縮機（2A）のドーム（油溜まり）と第１ノンインバータ圧縮機（2B）の吸入管（6b）との間には、第１均油管（32）が接続されている。上記第１ノンインバータ圧縮機（2B）のドームと第２ノンインバータ圧縮機（2C）の吸入管（6c）との間には、第２均油管（33）が接続されている。上記第２ノンインバータ圧縮機（2C）のドームとインバータ圧縮機（2A）の吸入管（6a）との間には、第３均油管（34）が接続されている。第１均油管（32）、第２均油管（33）、及び第３均油管（34）には、それぞれ、開閉機構として電磁弁（SV1，SV2，SV3）が設けられている。

〈室内ユニット〉
上記室内ユニット（1B）は、利用側熱交換器である室内熱交換器（空調熱交換器）（41）と膨張機構である室内膨張弁（42）とを備えている。上記室内熱交換器（41）のガス側は、連絡ガス管（17）が接続されている。一方、上記室内熱交換器（41）の液側は、室内膨張弁（42）を介して第２連絡液管（12）が接続されている。尚、上記室内熱交換器（41）は、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、利用側ファンである室内ファン（43）が近接して配置されている。また、室内膨張弁（42）は、電動膨張弁により構成されている。

〈冷蔵ユニット〉
上記冷蔵ユニット（1C）は、この冷凍装置（1）の全体構成図である図１５（回路構成は簡略化している）に示すように、３台が室外ユニット（1A）に並列に接続されている。各冷蔵ユニット（1C）は、冷却熱交換器（蒸発器）である冷蔵熱交換器（45）と、膨張機構である冷蔵膨張弁（46）とを備えている。また、図１に詳細に示すように、上記冷蔵熱交換器（45）の液側は、電磁弁（7a）及び冷蔵膨張弁（46）を介して第１連絡液管（11）が接続されている。つまり、冷蔵熱交換器（45）の上流側には、冷蔵膨張弁（46）とともに、開閉弁としての電磁弁（7a）が設けられている。この電磁弁（7a）は、サーモオフ運転に用いられるものであり、冷蔵熱交換器（45）内の冷凍機油の回収を行うためにも用いられる。一方、上記冷蔵熱交換器（45）のガス側は、低圧ガス管（15）が接続されている。

上記冷蔵熱交換器（45）は、第１系統の圧縮機構（2D）の吸込側に連通する一方、上記室内熱交換器（41）は、冷房運転時に第２ノンインバータ圧縮機（2C）の吸込側に連通している。上記冷蔵熱交換器（45）の冷媒圧力（蒸発圧力）は室内熱交換器（41）の冷媒圧力（蒸発圧力）より低くなる。この結果、上記冷蔵熱交換器（45）の冷媒蒸発温度は、例えば、−１０℃となり、室内熱交換器（41）の冷媒蒸発温度は、例えば、＋５℃となって冷媒回路（1E）が異温度蒸発の回路を構成している。

尚、上記冷蔵膨張弁（46）は、感温式膨張弁であって、感温筒が冷蔵熱交換器（45）のガス側に取り付けられている。したがって、冷蔵膨張弁（46）は、冷蔵熱交換器（45）の出口側の冷媒温度に基づいて開度が調整される。上記冷蔵熱交換器（45）は、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、冷却ファンである冷蔵ファン（47）が近接して配置されている。

本実施形態では、上記電磁弁（7a）と、後述する制御手段であるコントローラ（80）により、蒸発器（45）に溜まった冷凍機油を圧縮機構（2D）に回収する油回収機構（7a，80）が構成されている。なお、油回収機構（7a，80）の具体的な制御については後述する。

〈冷凍ユニット〉
上記冷凍ユニット（1D）は、冷却熱交換器である冷凍熱交換器（51）と膨張機構である冷凍膨張弁（52）と冷凍圧縮機であるブースタ圧縮機（53）とを備えている。上記冷凍熱交換器（51）の液側は、第１連絡液管（11）より分岐した分岐液管（13）が電磁弁（7b）及び冷凍膨張弁（52）を介して接続されている。

上記冷凍熱交換器（51）のガス側とブースタ圧縮機（53）の吸込側とは、接続ガス管（54）によって接続されている。該ブースタ圧縮機（53）の吐出側には、低圧ガス管（15）より分岐した分岐ガス管（16）が接続されている。該分岐ガス管（16）には、逆止弁（7）とオイルセパレータ（55）とが設けられている。該オイルセパレータ（55）と接続ガス管（54）との間には、キャピラリチューブ（56）を有する油戻し管（57）が接続されている。

上記ブースタ圧縮機（53）は、冷凍熱交換器（51）の冷媒蒸発温度が冷蔵熱交換器（45）の冷媒蒸発温度より低くなるように第１系統の圧縮機構（2D）との間で冷媒を２段圧縮している。上記冷凍熱交換器（51）の冷媒蒸発温度は、例えば、−４０℃に設定されている。

尚、上記冷凍膨張弁（52）は、感温式膨張弁であって、感温筒が冷凍熱交換器（51）のガス側に取り付けられている。上記冷凍熱交換器（51）は、例えば、クロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器であって、冷却ファンである冷凍ファン（58）が近接して配置されている。

また、上記ブースタ圧縮機（53）の吸込側である接続ガス管（54）とブースタ圧縮機（53）の吐出側である分岐ガス管（16）の逆止弁（7）の下流側との間には、逆止弁（7）を有するバイパス管（59）が接続されている。該バイパス管（59）は、ブースタ圧縮機（53）の故障等の停止時に該ブースタ圧縮機（53）をバイパスして冷媒が流れるように構成されている。

〈制御系統〉
上記冷媒回路（1E）には、各種センサ及び各種スイッチが設けられている。上記室外ユニット（1A）の高圧ガス管（8）には、高圧冷媒圧力を検出する圧力検出手段である高圧圧力センサ（61）と、高圧冷媒温度を検出する温度検出手段である吐出温度センサ（62）とが設けられている。上記第２ノンインバータ圧縮機（2C）の吐出管（5c）には、高圧冷媒温度を検出する温度検出手段である吐出温度センサ（63）が設けられている。また、上記インバータ圧縮機（2A）、第１ノンインバータ圧縮機（2B）及び第２ノンインバータ圧縮機（2C）の各吐出管（5a，5b，5c）には、それぞれ、高圧冷媒圧力が所定値になると開く圧力スイッチ（64）が設けられている。

上記インバータ圧縮機（2A）及び第２ノンインバータ圧縮機（2C）の各吸入管（6a，6c）には、低圧冷媒圧力を検出する圧力検出手段である低圧圧力センサ（65，66）と、低圧冷媒温度を検出する温度検出手段である吸入温度センサ（67，68）とが設けられている。

上記室外熱交換器（4）には、室外熱交換器（4）における冷媒温度である蒸発温度又は凝縮温度を検出する温度検出手段である室外熱交換センサ（69）が設けられている。また、上記室外ユニット（1A）には、室外空気温度を検出する温度検出手段である外気温センサ（70）が設けられている。

上記室内熱交換器（41）には、室内熱交換器（41）における冷媒温度である凝縮温度又は蒸発温度を検出する温度検出手段である室内熱交換センサ（71）が設けられると共に、ガス側にガス冷媒温度を検出する温度検出手段であるガス温センサ（72）が設けられている。また、上記室内ユニット（1B）には、室内空気温度を検出する温度検出手段である室温センサ（73）が設けられている。

上記冷蔵ユニット（1C）には、冷蔵用のショーケース内の庫内温度を検出する温度検出手段である冷蔵温度センサ（74）が設けられている。上記冷凍ユニット（1D）には、冷凍用のショーケース内の庫内温度を検出する温度検出手段である冷凍温度センサ（75）が設けられている。また、ブースタ圧縮機（53）の吐出側には、吐出冷媒圧力が所定値になると開く圧力スイッチ（64）が設けられている。

上記第２連絡液管（12）における閉鎖弁（20）と逆止弁（7）との間には、該第２連絡液管（12）における冷媒温度を検出する温度検出手段である液温センサ（76）が設けられている。

上記各種センサ及び各種スイッチの出力信号は、コントローラ（80）に入力される。このコントローラ（80）は、冷媒回路（1E）の運転を制御し、後述する８種類の運転モードを切り換えて制御するように構成されている。そして、該コントローラ（80）は、運転時に、インバータ圧縮機（2A）の起動、停止及び容量制御や、第１ノンインバータ圧縮機（2B）及び第２ノンインバータ圧縮機（2C）の起動及び停止、さらには室外膨張弁（26）及び室内膨張弁（42）の開度調節などに関して制御を行うとともに、各四路切換弁（3A，3B，3C）の切り換えや、油戻し管（31a，31b）、均油管（32，33，34）及びリキッドインジェクション管（27）の電磁弁（SV0，SV1，SV2，SV3，SV4，SV6）についての開閉操作なども行う。また、コントローラ（80）は、サーモオフ時に冷蔵ユニット（1C）の電磁弁（7a）と冷凍ユニット（1D）の電磁弁（7b）を閉鎖する制御も行う。

さらに、このコントローラ（80）は、運転中に冷蔵熱交換器（45）に溜まった冷凍機油を回収する時に電磁弁（7a）を開閉する制御や、その際に圧縮機構（2D）の容量を調整する制御も行う。具体的には、コントローラ（80）は、油回収動作の際に、上記電磁弁（7a）をいったん所定時間閉鎖した状態で運転を行うことにより蒸発器（45）の出口の過熱度を上昇させて冷蔵膨張弁（46）を強制的に開き気味にした後、該電磁弁（7a）を開口して液冷媒を一気に冷蔵熱交換器（45）に流すことで、該熱交換器（45）内の冷凍機油を第１系統の圧縮機構（2D）に回収する。なお、油回収の動作の詳細については後述する。

−運転動作−
次に、上記冷凍装置（1）が行う運転動作について各運転毎に説明する。本実施形態では、例えば８種類の運転モードを設定することができるように構成されている。具体的には、（１）室内ユニット（1B）の冷房のみを行う冷房運転、（２）冷蔵ユニット（1C）と冷凍ユニット（1D）の冷却のみを行う冷凍運転、（３）室内ユニット（1B）の冷房と冷蔵ユニット（1C）及び冷凍ユニット（1D）の冷却とを同時に行う第１冷房冷凍運転、（４）第１冷房冷凍運転時の室内ユニット（1B）の冷房能力が不足した場合の運転である第２冷房冷凍運転、（５）室内ユニット（1B）の暖房のみを行う暖房運転、（６）室内ユニット（1B）の暖房と冷蔵ユニット（1C）及び冷凍ユニット（1D）の冷却を室外熱交換器（4）を用いずに熱回収運転で行う第１暖房冷凍運転、（７）第１暖房冷凍運転時に室内ユニット（1B）の暖房能力が余る暖房の能力過剰運転である第２暖房冷凍運転、そして（８）第１暖房冷凍運転時に室内ユニット（1B）の暖房能力が不足する暖房の能力不足運転である第３暖房冷凍運転が可能に構成されている。

以下、個々の運転の動作について具体的に説明する。

〈冷房運転〉
この冷房運転は、室内ユニット（1B）の冷房のみを行う運転である。この冷房運転時は、図２に示すように、インバータ圧縮機（2A）が第１系統の圧縮機構（2D）を構成し、第１ノンインバータ圧縮機（2B）と第２ノンインバータ圧縮機（2C）とが第２系統の圧縮機構（2E）を構成する。そして、上記第２系統の圧縮機構（2E）である第１ノンインバータ圧縮機（2B）及び第２ノンインバータ圧縮機（2C）のみを駆動する。

また、図２の実線で示すように、第１四路切換弁（3A）及び第２四路切換弁（3B）はそれぞれ第１の状態に切り換わり、第３四路切換弁（3C）は第２の状態に切り換わる。また、室外膨張弁（26）、冷蔵ユニット（1C）の電磁弁（7a）及び冷凍ユニット（1D）の電磁弁（7b）は閉鎖している。

この状態において、第１ノンインバータ圧縮機（2B）及び第２ノンインバータ圧縮機（2C）から吐出した冷媒は、第１四路切換弁（3A）から室外ガス管（9）を経て室外熱交換器（4）に流れて凝縮する。凝縮した液冷媒は、液管（10）を流れ、レシーバ（14）を経て第２連絡液管（12）を流れ、さらに室内膨張弁（42）を経て室内熱交換器（41）に流れて蒸発する。蒸発したガス冷媒は、連絡ガス管（17）から第１四路切換弁（3A）及び第２四路切換弁（3B）を経て第２ノンインバータ圧縮機（2C）の吸入管（6c）を流れる。この低圧のガス冷媒の一部は第２ノンインバータ圧縮機（2C）に戻り、ガス冷媒の他の一部は第２ノンインバータ圧縮機（2C）の吸入管（6c）から分岐管（6e）に分流し、第３四路切換弁（3C）を通って第１ノンインバータ圧縮機（2B）に戻る。冷媒が以上の循環を繰り返すことで、店内の冷房が行われる。

なお、この運転状態では、室内の冷房負荷に応じて、第１ノンインバータ圧縮機（2B）と第２ノンインバータ圧縮機（2C）の起動と停止や、室内膨張弁（42）の開度などが制御される。圧縮機（2B、2C）は１台のみを運転することも可能である。

〈冷凍運転〉
冷凍運転は、冷蔵ユニット（1C）と冷凍ユニット（1D）の冷却のみを行う運転である。この冷凍運転時は、図３に示すように、インバータ圧縮機（2A）と第１ノンインバータ圧縮機（2B）とが第１系統の圧縮機構（2D）を構成し、第２ノンインバータ圧縮機（2C）が第２系統の圧縮機構（2E）を構成する。そして、上記第１系統の圧縮機構（2D）であるインバータ圧縮機（2A）及び第１ノンインバータ圧縮機（2B）を駆動すると共に、ブースタ圧縮機（53）も駆動する一方、第２ノンインバータ圧縮機（2C）は停止している。

また、図３の実線で示すように、第１四路切換弁（3A）及び第２四路切換弁（3B）は第１の状態に切り換わり、第３四路切換弁（3C）も第１の状態に切り換わる。さらに、冷蔵ユニット（1C）の電磁弁（7a）及び冷凍ユニット（1D）の電磁弁（7b）が開口される一方、室外膨張弁（26）及び室内膨張弁（42）が閉鎖している。

この状態において、インバータ圧縮機（2A）及び第１ノンインバータ圧縮機（2B）から吐出した冷媒は、第１四路切換弁（3A）から室外ガス管（9）を経て室外熱交換器（4）に流れて凝縮する。凝縮した液冷媒は、液管（10）を流れ、レシーバ（14）を経て第１連絡液管（11）を流れ、一部が冷蔵膨張弁（46）を経て冷蔵熱交換器（45）に流れて蒸発する。

一方、第１連絡液管（11）を流れる他の液冷媒は、分岐液管（13）を流れ、冷凍膨張弁（52）を経て冷凍熱交換器（51）に流れて蒸発する。この冷凍熱交換器（51）で蒸発したガス冷媒は、ブースタ圧縮機（53）に吸引されて圧縮され、分岐ガス管（16）に吐出される。

上記冷蔵熱交換器（45）で蒸発したガス冷媒とブースタ圧縮機（53）から吐出したガス冷媒とは、低圧ガス管（15）で合流し、インバータ圧縮機（2A）及び第１ノンインバータ圧縮機（2B）に戻る。冷媒が以上の循環を繰り返すことで、冷蔵用ショーケースと冷凍用ショーケースの庫内が冷却される。

上記冷凍熱交換器（51）における冷媒圧力は、ブースタ圧縮機（53）で吸引されるので、冷蔵熱交換器（45）における冷媒圧力より低圧となる。この結果、例えば、上記冷凍熱交換器（51）における冷媒温度（蒸発温度）が−４０℃となり、上記冷蔵熱交換器（45）における冷媒温度（蒸発温度）が−１０℃となる。

この冷凍運転時には、例えば低圧圧力センサ（65）が検出する低圧冷媒圧力（LP）に基づいて第１ノンインバータ圧縮機（2B）の起動と停止やインバータ圧縮機（2A）の起動、停止または容量制御を行い、冷凍負荷に応じた運転を行う。

例えば、圧縮機構（2D）の容量を増大する制御は、まず第１ノンインバータ圧縮機（2B）が停止した状態でインバータ圧縮機（2A）を駆動する。インバータ圧縮機（2A）が最大容量に上昇した後にさらに負荷が増大すると、第１ノンインバータ圧縮機（2B）を駆動すると同時にインバータ圧縮機（2A）を最低容量に減少させる。その後、さらに負荷が増加すると、第１ノンインバータ圧縮機（2B）を起動したままでインバータ圧縮機（2A）の容量を上昇させる。圧縮機容量の減少制御では、この増大制御と逆の動作が行われる。

また、上記冷蔵膨張弁（46）及び冷凍膨張弁（52）の開度は、感温筒による過熱度制御が行われる。この点は、以下の各運転でも同じである。

〈第１冷房冷凍運転〉
この第１冷房冷凍運転は、室内ユニット（1B）の冷房と冷蔵ユニット（1C）及び冷凍ユニット（1D）の冷却とを同時に行う運転である。この第１冷房冷凍運転時は、図４に示すように、インバータ圧縮機（2A）と第１ノンインバータ圧縮機（2B）とが第１系統の圧縮機構（2D）を構成し、第２ノンインバータ圧縮機（2C）が第２系統の圧縮機構（2E）を構成する。そして、上記インバータ圧縮機（2A）、第１ノンインバータ圧縮機（2B）及び第２ノンインバータ圧縮機（2C）を駆動すると共に、ブースタ圧縮機（53）も駆動する。

また、第１四路切換弁（3A）、第２四路切換弁（3B）及び第３四路切換弁（3C）は、図４の実線で示すように、それぞれ第１の状態に切り換わる。さらに、冷蔵ユニット（1C）の電磁弁（7a）及び冷凍ユニット（1D）の電磁弁（7b）が開口される一方、室外膨張弁（26）は閉鎖している。

この状態において、インバータ圧縮機（2A）と第１ノンインバータ圧縮機（2B）と第２ノンインバータ圧縮機（2C）から吐出した冷媒は、高圧ガス管（8）で合流し、第１四路切換弁（3A）から室外ガス管（9）を経て室外熱交換器（4）に流れて凝縮する。凝縮した液冷媒は、液管（10）を流れ、レシーバ（14）を経て第１連絡液管（11）と第２連絡液管（12）とに分かれて流れる。

上記第２連絡液管（12）を流れる液冷媒は、室内膨張弁（42）を経て室内熱交換器（41）に流れて蒸発する。蒸発したガス冷媒は、連絡ガス管（17）から第１四路切換弁（3A）及び第２四路切換弁（3B）を経て吸入管（6c）を流れて第２ノンインバータ圧縮機（2C）に戻る。

一方、上記第１連絡液管（11）を流れる液冷媒の一部が冷蔵膨張弁（46）を経て冷蔵熱交換器（45）に流れて蒸発する。また、上記第１連絡液管（11）を流れる他の液冷媒は、分岐液管（13）を流れ、冷凍膨張弁（52）を経て冷凍熱交換器（51）に流れて蒸発する。この冷凍熱交換器（51）で蒸発したガス冷媒は、ブースタ圧縮機（53）に吸引されて圧縮され、分岐ガス管（16）に吐出される。

上記冷蔵熱交換器（45）で蒸発したガス冷媒とブースタ圧縮機（53）から吐出されたガス冷媒とは、低圧ガス管（15）で合流し、インバータ圧縮機（2A）及び第１ノンインバータ圧縮機（2B）に戻る。

冷媒が以上のように循環を繰り返すことにより、店内が冷房されると同時に、冷蔵用ショーケースと冷凍用ショーケースの庫内が冷却される。

〈第２冷房冷凍運転〉
第２冷房冷凍運転は、上記第１冷房冷凍運転時の室内ユニット（1B）の冷房能力が不足した場合の運転であり、第１ノンインバータ圧縮機（2B）を空調側に切り換えた運転である。この第２冷房冷凍運転時の設定は、図５に示すように、基本的に第１冷房冷凍運転時と同様であるが、第３四路切換弁（3C）が第２の状態に切り換わる点が第１冷房冷凍運転と異なる。

したがって、この第２冷房冷凍運転時においては、第１冷房冷凍運転と同様に、インバータ圧縮機（2A）、第１ノンインバータ圧縮機（2B）及び第２ノンインバータ圧縮機（2C）から吐出した冷媒は、室外熱交換器（4）で凝縮し、室内熱交換器（41）と冷蔵熱交換器（45）と冷凍熱交換器（51）で蒸発する。

そして、上記室内熱交換器（41）で蒸発した冷媒は、第１ノンインバータ圧縮機（2B）及び第２ノンインバータ圧縮機（2C）に戻り、冷蔵熱交換器（45）及び冷凍熱交換器（51）で蒸発した冷媒は、インバータ圧縮機（2A）に戻ることになる。空調側に２台の圧縮機（2B，2C）を使うことで、冷房能力の不足が補われる。

なお、第１冷房冷凍運転と第２冷房冷凍運転の具体的な切り換え制御については省略する。

〈暖房運転〉
この暖房運転は、室内ユニット（1B）の暖房のみを行う運転である。この暖房運転時は、図６に示すように、インバータ圧縮機（2A）が第１系統の圧縮機構（2D）を構成し、第１ノンインバータ圧縮機（2B）と第２ノンインバータ圧縮機（2C）とが第２系統の圧縮機構（2E）を構成する。そして、上記第２系統の圧縮機構（2E）である第１ノンインバータ圧縮機（2B）及び第２ノンインバータ圧縮機（2C）のみを駆動する。

また、図６の実線で示すように、第１四路切換弁（3A）は第２の状態に切り換わり、第２四路切換弁（3B）は第１の状態に切り換わり、第３四路切換弁（3C）は第２の状態に切り換わる。一方、冷蔵ユニット（1C）の電磁弁（7a）及び冷凍ユニット（1D）の電磁弁（7b）は閉鎖している。

また、上記室外膨張弁（26）の開度は、低圧圧力センサ（66）に基づく圧力相当飽和温度と吸入温度センサ（68）の検出温度によって過熱度制御される。上記室内膨張弁（42）の開度は、室内熱交換センサ（71）と液温センサ（76）の検出温度に基づいて過冷却制御される。この室外膨張弁（26）及び室内膨張弁（42）の開度制御は、以下、暖房モードで同じである。

この状態において、第１ノンインバータ圧縮機（2B）及び第２ノンインバータ圧縮機（2C）から吐出した冷媒は、第１四路切換弁（3A）から連絡ガス管（17）を経て室内熱交換器（41）に流れて凝縮する。凝縮した液冷媒は、第２連絡液管（12）を流れ、分岐液管（36）からレシーバ（14）に流入する。その後、上記液冷媒は、補助液管（25）の室外膨張弁（26）を経て室外熱交換器（4）に流れて蒸発する。蒸発したガス冷媒は、室外ガス管（9）から第１四路切換弁（3A）及び第２四路切換弁（3B）を経て第２ノンインバータ圧縮機（2C）の吸入管（6c）を流れ、第１ノンインバータ圧縮機（2B）及び第２ノンインバータ圧縮機（2C）に戻る。この循環を繰り返し、室内が暖房される。

なお、冷房運転と同様、圧縮機（2B，2C）は１台で運転することも可能である。

〈第１暖房冷凍運転〉
この第１暖房冷凍運転は、室外熱交換器（4）を用いず、室内ユニット（1B）の暖房と冷蔵ユニット（1C）及び冷凍ユニット（1D）の冷却を行う熱回収運転である。この第１暖房冷凍運転は、図７に示すように、インバータ圧縮機（2A）と第１ノンインバータ圧縮機（2B）とが第１系統の圧縮機構（2D）を構成し、第２ノンインバータ圧縮機（2C）が第２系統の圧縮機構（2E）を構成する。そして、上記インバータ圧縮機（2A）及び第１ノンインバータ圧縮機（2B）を駆動すると共に、ブースタ圧縮機（53）も駆動する。上記第２ノンインバータ圧縮機（2C）は、停止している。

また、図７の実線で示すように、第１四路切換弁（3A）は第２の状態に切り換わり、第２四路切換弁（3B）及び第３四路切換弁（3C）は第１の状態に切り換わる。さらに、冷蔵ユニット（1C）の電磁弁（7a）及び冷凍ユニット（1D）の電磁弁（7b）が開口する一方、室外膨張弁（26）が閉鎖している。

この状態において、インバータ圧縮機（2A）と第１ノンインバータ圧縮機（2B）から吐出した冷媒は、第１四路切換弁（3A）から連絡ガス管（17）を経て室内熱交換器（41）に流れて凝縮する。凝縮した液冷媒は、第２連絡液管（12）からレシーバ（14）を経て第１連絡液管（11）を流れる。

上記第１連絡液管（11）を流れる液冷媒の一部が冷蔵膨張弁（46）を経て冷蔵熱交換器（45）に流れて蒸発する。また、上記第１連絡液管（11）を流れる他の液冷媒は、分岐液管（13）を流れ、冷凍膨張弁（52）を経て冷凍熱交換器（51）に流れて蒸発する。この冷凍熱交換器（51）で蒸発したガス冷媒は、ブースタ圧縮機（53）に吸引されて圧縮され、分岐ガス管（16）に吐出される。

上記冷蔵熱交換器（45）で蒸発したガス冷媒とブースタ圧縮機（53）から吐出したガス冷媒とは、低圧ガス管（15）で合流し、インバータ圧縮機（2A）及び第１ノンインバータ圧縮機（2B）に戻る。この循環を繰り返し、店内を暖房すると同時に、冷蔵用ショーケースと冷凍用ショーケースの庫内を冷却する。つまり、冷蔵ユニット（1C）と冷凍ユニット（1D）との冷却能力（蒸発熱量）と、室内ユニット（1B）の暖房能力（凝縮熱量）とがバランスし、１００％の熱回収が行われる。

〈第２暖房冷凍運転〉
この第２暖房冷凍運転は、上記第１暖房冷凍運転時に室内ユニット（1B）の暖房能力が余る暖房の能力過剰運転である。この第２暖房冷凍運転時は、図８に示すように、インバータ圧縮機（2A）と第１ノンインバータ圧縮機（2B）とが第１系統の圧縮機構（2D）を構成し、第２ノンインバータ圧縮機（2C）が第２系統の圧縮機構（2E）を構成する。そして、上記インバータ圧縮機（2A）及び第１ノンインバータ圧縮機（2B）を駆動すると共に、ブースタ圧縮機（53）も駆動する。上記第２ノンインバータ圧縮機（2C）は、停止している。

この第２暖房冷凍運転は、上記第１暖房冷凍運転時において、暖房能力が余る場合の運転であり、第２四路切換弁（3B）が図８の実線で示すように第２の状態に切り換わっている他は、上記第１暖房冷凍運転と同じである。

したがって、インバータ圧縮機（2A）と第１ノンインバータ圧縮機（2B）から吐出した冷媒の一部は、上記第１暖房冷凍運転と同様に室内熱交換器（41）に流れて凝縮する。凝縮した液冷媒は、第２連絡液管（12）から分岐液管（36）を経てレシーバ（14）へ流れ、第１連絡液管（11）を流れる。

一方、上記インバータ圧縮機（2A）と第１ノンインバータ圧縮機（2B）から吐出した他の冷媒は、補助ガス管（19）から第２四路切換弁（3B）及び第１四路切換弁（3A）を経て室外ガス管（9）を流れ、室外熱交換器（4）で凝縮する。この凝縮した液冷媒は、液管（10）を流れ、第２連絡液管（12）からの液冷媒と合流してレシーバ（14）に流れ、第１連絡液管（11）を流れる。

その後、上記第１連絡液管（11）を流れる液冷媒の一部が冷蔵熱交換器（45）に流れて蒸発する。また、上記第１連絡液管（11）を流れる他の液冷媒は、冷凍熱交換器（51）に流れて蒸発し、ブースタ圧縮機（53）に吸入される。上記冷蔵熱交換器（45）で蒸発したガス冷媒とブースタ圧縮機（53）から吐出したガス冷媒とは、低圧ガス管（15）で合流し、インバータ圧縮機（2A）及び第１ノンインバータ圧縮機（2B）に戻る。この循環を繰り返し、店内を暖房すると同時に、冷蔵用ショーケースと冷凍用ショーケースの庫内を冷却する。つまり、冷蔵ユニット（1C）と冷凍ユニット（1D）との冷却能力（蒸発熱量）と、室内ユニット（1B）の暖房能力（凝縮熱量）とがバランスせず、余る凝縮熱を室外熱交換器（4）で室外に放出する。

〈第３暖房冷凍運転〉
この第３暖房冷凍運転は、上記第１暖房冷凍運転時に室内ユニット（1B）の暖房能力が不足する暖房の能力不足運転である。この第３暖房冷凍運転は、図９に示すように、インバータ圧縮機（2A）と第１ノンインバータ圧縮機（2B）とが第１系統の圧縮機構（2D）を構成し、第２ノンインバータ圧縮機（2C）が第２系統の圧縮機構（2E）を構成する。そして、上記インバータ圧縮機（2A）、第１ノンインバータ圧縮機（2B）、及び第２ノンインバータ圧縮機（2C）を駆動すると共に、ブースタ圧縮機（53）も駆動する。

この第３暖房冷凍運転は、上記第１暖房冷凍運転時において、暖房能力が不足する場合の運転で、つまり、蒸発熱量が不足している場合であり、室外膨張弁（26）の開度が制御され、第２ノンインバータ圧縮機（2C）が駆動されている点の他は、上記第１暖房冷凍運転と同じである。

したがって、インバータ圧縮機（2A）と第１ノンインバータ圧縮機（2B）と第２ノンインバータ圧縮機（2C）から吐出した冷媒は、上記第１暖房冷凍運転と同様に連絡ガス管（17）を経て室内熱交換器（41）に流れて凝縮する。凝縮した液冷媒は、第２連絡液管（12）から分岐液管（36）を介してレシーバ（14）に流れる。

その後、レシーバ（14）からの液冷媒の一部は、第１連絡液管（11）を流れ、該第１連絡液管（11）を流れる液冷媒の一部が冷蔵熱交換器（45）に流れて蒸発する。また、上記第１連絡液管（11）を流れる他の液冷媒は、冷凍熱交換器（51）に流れて蒸発し、ブースタ圧縮機（53）に吸入される。上記冷蔵熱交換器（45）で蒸発したガス冷媒とブースタ圧縮機（53）から吐出したガス冷媒とは、低圧ガス管（15）で合流し、インバータ圧縮機（2A）と第１ノンインバータ圧縮機（2B）に戻る。

一方、上記レシーバ（14）からの他の液冷媒は、液管（10）を経て室外熱交換器（4）に流れ、蒸発する。蒸発したガス冷媒は、室外ガス管（9）を流れ、第１四路切換弁（3A）及び第２四路切換弁（3B）を経て第２ノンインバータ圧縮機（2C）の吸入管（6c）を流れ、該第２ノンインバータ圧縮機（2C）に戻る。

この循環を繰り返し、店内を暖房すると同時に、冷蔵用ショーケースと冷凍用ショーケースの庫内を冷却する。つまり、冷蔵ユニット（1C）と冷凍ユニット（1D）との冷却能力（蒸発熱量）と、室内ユニット（1B）の暖房能力（凝縮熱量）とがバランスせず、不足する蒸発熱を室外熱交換器（4）から得る。

〈油回収の動作〉
以上の各運転モードにおいて、圧縮機から吐出される冷媒に含まれている冷凍機油はオイルセパレータ（30）で冷媒から分離される。そして、電磁弁（SV0〜SV4）を運転状態に合わせて適宜開閉することにより、冷凍機油をオイルセパレータ（30）から圧縮機（2A，2B，2c）に戻す動作が行われる。

一方、冷房運転中に蒸発器となる室内熱交換器（41）に冷凍機油が溜まったときは、室内膨張弁（42）を開き気味に設定して液冷媒を室内熱交換器（41）に多めに流す操作を行い、それによって室内熱交換器（41）内の冷凍機油が冷媒とともに圧縮機（2B，2C）に回収される。

また、冷凍熱交換器（51）にはガス側に直接にブースタ圧縮機（53）が接続されていて、冷媒が十分に速い流速でブースタ圧縮機（53）に吸引される。このため、該冷凍熱交換器（51）には冷凍機油はほとんど溜まらない。したがって、本実施形態では、冷凍熱交換器（51）については特に油回収を行うようにはしていない。

これに対し、本実施形態では３台程度の冷蔵ユニット（1C）が１台の室外ユニット（1A）に接続されており、これらの冷蔵熱交換器（45）から冷媒を１つの圧縮機構（2D）で吸引するため、各冷蔵熱交換器（45）内には冷凍機油が溜まりやすい。そこで、コントローラ（80）により電磁弁（7a）を操作して油回収の動作を行うようにしている。この油回収の動作は、すべての冷蔵ショーケースについて同時に行われる。

油回収の動作は、図１０から図１４のフローチャートに従って行われる。なお、これらのフローチャートでは、インバータ圧縮機（2A）を「ＤＣ」または「ＤＣ圧縮機」と表し、第１ノンインバータ圧縮機（2B）を「ＮＯＮ」または「ＮＯＮ圧縮機」と表している。

油回収の動作には圧縮機の運転状態に応じて４つのパターンがあり、図１０のフローチャートでは、まずその運転状態に適した油回収の動作が選択される。

このフローのステップST１及びステップST２では、まず、第１系統の圧縮機構（2D）の圧縮機（2A，2B）についての運転時間が判別される。具体的には、ステップST１では上記圧縮機（2A，2B）のいずれか１台または２台が運転されている時間が連続して４０分以上であるかどうかがタイマ（TL1）の値から判別され、ステップST２では、この２台の圧縮機（2A，2B）のうち少なくともインバータ圧縮機（2A）が高周波数で運転されている状態が累積して２０分以上であるかどうかがタイマ（TL2）の値から判別される。そして、どちらか一方の判別結果が「ＹＥＳ」である場合はステップST３へ進み、両方が「ＮＯ」である場合は油回収動作は行わずにステップST１へ戻り、上記の判別動作を繰り返す。これにより、圧縮機構（2D）の運転時間についての条件が満たされたときは冷蔵熱交換器（45）の油回収を実行する一方、その条件が満たされていないときはまだ油回収動作を実行しない。

ステップST３では、圧縮機（2A，2B）の運転状態に基づいて、４つの油回収動作から１つが選択される。まず、両方の圧縮機（2A，2B）がともに正常で、かつインバータ圧縮機（2A）のみが起動しているときは、ステップST４へ進み、図１１のフローチャートに示す「油回収１」の動作が選択される。また、両方の圧縮機（2A，2B）がともに正常で、かつ両方の圧縮機（2A，2B）が起動しているときは、ステップST５へ進み、図１２のフローチャートに示す「油回収２」の動作が選択される。一方、第１ノンインバータ圧縮機（2B）に異常が発生していてインバータ圧縮機（2A）のみが起動しているときは、ステップST６へ進み、図１３のフローチャートに示す「油回収３」の動作が選択され、インバータ圧縮機（2A）に異常が発生していて第１ノンインバータ圧縮機（2B）のみが起動しているときは、ステップST７へ進み、図１４のフローチャートに示す「油回収４」の動作が選択される。

そして、圧縮機構（2D）の運転状態に応じた油回収の動作を実行した後は、ステップST８へ進み、上記タイマ（TL1，TL2）をクリアして、このフローチャートの最初に戻る。

なお、上記のステップST１とステップST２では、タイマ（TL1，TL2）の判断基準とする設定値をそれぞれ４０分と２０分にしているが、これらの設定値は、冷凍装置（1）の据え付け条件によって冷蔵熱交換器（45）での油の溜まり易さが異なることから、その据え付け条件に応じて設定するとよい。例えば、室外ユニット（1A）が冷蔵ユニット（1C）よりも上方に設置されていてその高低差が大きいときは、油が冷蔵熱交換器（45）に溜まりやすいので、タイマ（TL1，TL2）の判断基準は、４０分を３０分にし、２０分を１５分にするなど、短かめに設定するとよい。

次に、「油回収１」の動作の具体的な内容について図１１を参照して説明する。このフローチャートの動作が実行されるとき、両圧縮機（2A，2B）が正常で、インバータ圧縮機（2A）のみが起動している。

まず、ステップST１１では、冷媒回路（1E）の低圧圧力（LP）が所定値よりも下がっても、冷蔵ショーケースのサーモオフが行われない設定とする。つまり、通常の制御では、冷蔵ショーケースが十分に冷えてきたら低圧圧力（LP）が下がることから、該低圧圧力（LP）の値に基づいて該ショーケースをサーモオフにして冷媒を冷蔵熱交換器（45）に流さないようにしているが、油回収の動作中にサーモオフが実行されると動作に不都合が生じてしまうため、サーモオフを禁止して油回収を優先させるようにしている。

次に、ステップST１２では、起動中のインバータ圧縮機（2A）の運転周波数を現状の周波数でロックする。また、ステップST１３では、冷蔵ユニット（1C）の電磁弁（7a）を操作するためのＲ１信号をオフにセットして該電磁弁（7a）をいったん閉鎖することで、冷蔵熱交換器（45）の冷媒流量を減らしてその出口側の冷媒過熱度を強制的に上昇させる。

そして、ステップST１４及びステップST１５において、低圧圧力（LP）が1.0Kg/cm^２（98KPa）よりも低くなるか、１分が経過すると、上記Ｒ１信号をオンにセットして電磁弁（7a）を開口する。つまり、例えば冷凍ショーケースがサーモオフになっているときは、３台の冷蔵ショーケースのすべてで電磁弁（7a）を一度に閉鎖すると低圧圧力（LP）が低下する。そして、この圧力が下がりすぎると冷蔵熱交換器（45）に冷媒がほとんど流れていない状態となり、冷蔵ショーケースの庫内が冷えなくなってしまうので、低圧圧力（LP）の下限値を設定して冷媒が少しでも流れている状態を保つようにしている。また、電磁弁（7a）を閉鎖する時間を最大で１分にしているのは、それだけの時間があれば冷蔵熱交換器（45）の出口側の冷媒過熱度が十分に大きくなると考えられるためである。

ステップST１５までの動作を実行した段階では、冷蔵熱交換器（45）の出口で冷媒過熱度が大きくなったことにより冷蔵膨張弁（46）が開き気味になり、しかも電磁弁（7a）も開いている。この状態において、ステップST１６及びステップST１７では、インバータ圧縮機（2A）を低周波数に設定するとともに第１ノンインバータ圧縮機（2B）も起動して、インバータ圧縮機（2A）のみが動いていたそれまでの状態よりも冷媒流量を増やす操作を行う。このようにすることにより、冷蔵熱交換器（45）には液冷媒が一気に流入し、冷蔵熱交換器（45）に溜まった冷凍機油が冷媒とともに低圧ガス管（15）を流れていく。冷媒流量を増やす操作をしているのは、低圧ガス管（15）の配管径が太く、十分な流速がないと冷凍機油が圧縮機（2A，2B）まで戻りにくいためである。なお、冷媒は冷蔵熱交換器（45）でほぼ蒸発して流れていくため、液バックのために圧縮機（2A，2B）で液圧縮が生じることはない。

ステップST１８では、一気に液冷媒が流れたことで冷蔵膨張弁（46）が絞られて低圧圧力（LP）が0.5Kg/cm^２（49KPa）よりも低くなるか、２分が経過するのを検出している。この条件が満たされると冷凍機油が概ね回収されたと判断できるので、ステップST１９へ進んで第１ノンインバータ圧縮機（2B）を停止させ、流量を減らす操作を行う。

また、ステップST２０では、このフローチャートの動作終了時にすぐにサーモオフにならないようにするために、低圧圧力が1.5Kg/cm^２（147KPa）よりも高くなるか、１分が経過するのを待っている。そして、その条件が満たされると、ステップST２１でインバータ圧縮機（2A）の周波数のロックを解除し、ステップST２２でサーモオフの禁止も解除する。以上により、「油回収１」の動作が完了し、通常の運転動作に復帰する。

なお、以上の油回収の動作では、低圧圧力（LP）の値は動作に不具合が生じないようにするために用いており、基本的には予め設定された時間に基づいた制御が行われる。

次に、「油回収２」の動作について図１２を参照して説明する。このフローチャートの動作が実行されるとき、両圧縮機（2A，2B）が正常で、インバータ圧縮機（2A）と第１ノンインバータ圧縮機（2B）の両方が起動している。

まず、ステップST３１では、「油回収１」のステップST１１と同様に、油回収を優先させるために、冷媒回路（1E）の低圧圧力（LP）が所定値よりも下がっても、冷蔵ショーケースのサーモオフが行われない設定とする。

次に、ステップST３２では、インバータ圧縮機（2A）を低周波数とし、かつ第１ノンインバータ圧縮機（2B）を起動した状態で運転容量をロックする。また、ステップST３３では、冷蔵ユニット（1C）の電磁弁（7a）を操作するためのＲ１信号をオフにセットし、該電磁弁（7a）を閉鎖することで、冷蔵熱交換器（45）の冷媒流量を減らしてその出口側の冷媒過熱度を強制的に上昇させる。

そして、ステップST３４及びステップST３５において、低圧圧力（LP）が1.0Kg/cm^２（98KPa）よりも低くなるか、１分が経過すると、上記Ｒ１信号をオンにセットして電磁弁（7a）を開口する。これにより、「油回収１」のステップST１４及びステップST１５と同様に冷蔵熱交換器（45）に冷媒が少しでも流れている状態を保ちながら、最大１分間でその出口側の冷媒過熱度を十分に大きくするようにしている。

このステップST３５までの動作を実行した段階では、冷蔵熱交換器（45）の出口の冷媒過熱度が上昇したことにより冷蔵膨張弁（46）が開き気味になり、しかも電磁弁（7a）も開いている。また、インバータ圧縮機（2A）は低周波数で回っており、第１ノンインバータ圧縮機（2B）も起動しているため、油を回収するのに十分な流量の冷媒が流れている。したがって、冷蔵熱交換器（45）には液冷媒が十分に流入し、冷蔵熱交換器（45）に溜まった冷凍機油が冷媒とともに低圧ガス管（15）を流れていく。

ステップST３６では、このフローチャートの動作終了時にサーモオフにならないようにするために、低圧圧力が2.0Kg/cm^２（196KPa）よりも高くなるか、１分が経過するのを待っている。そして、その条件が満たされると、ステップST３７でインバータ圧縮機（2A）の周波数の固定を解除し、さらにステップST３８でサーモオフの禁止も解除する。以上により、「油回収２」の動作が完了する。

次に、「油回収３」の動作について図１３を参照して説明する。このフローチャートの動作が実行されるときは、第１ノンインバータ圧縮機（2B）に異常が発生しており、インバータ圧縮機（2A）のみが起動している。

まず、ステップST４１では、「油回収１」及び「油回収２」の動作と同様に、油回収を優先させるために、冷媒回路（1E）の低圧圧力（LP）が所定値よりも下がっても、冷蔵ショーケースのサーモオフが行われない設定とする。

次に、ステップST４２では、インバータ圧縮機（2A）の周波数を固定し、運転容量をロックする。また、ステップST４３では、冷蔵ユニット（1C）の電磁弁（7a）を操作するためのＲ１信号をオフにセットし、該電磁弁（7a）を閉鎖することで、冷蔵熱交換器（45）の冷媒流量を減らしてその出口側の冷媒過熱度を強制的に上昇させる。

そして、ステップST４４及びステップST４５において、低圧圧力（LP）が1.0Kg/cm^２（98KPa）よりも低くなるか、１分が経過すると、上記Ｒ１信号をオンにセットして電磁弁（7a）を開口する。これにより、「油回収１」及び「油回収２」と同様に冷蔵熱交換器（45）に冷媒が少しでも流れている状態を保ちながら、最大１分間でその出口側の冷媒過熱度を十分に大きくするようにしている。

このステップST４５までの動作を実行した段階では、冷蔵熱交換器（45）の出口の冷媒過熱度が上昇したことにより冷蔵膨張弁（46）が開き気味になり、しかも電磁弁（7a）も開いている。このため、冷蔵熱交換器（45）には液冷媒が流入し、冷蔵熱交換器（45）に溜まった冷凍機油が冷媒とともに低圧ガス管（15）を流れていく。

ステップST４６では、このフローチャートの動作終了時にサーモオフにならないようにするために、低圧圧力が1.5Kg/cm^２（147KPa）よりも高くなるか、１分が経過するのを待っている。そして、その条件が満たされると、ステップST４７でインバータ圧縮機（2A）の周波数の固定を解除し、さらにステップST４８でサーモオフの禁止も解除する。以上により、「油回収３」の動作が完了する。

次に、「油回収４」の動作について図１４を参照して説明する。このフローチャートの動作が実行されるときは、インバータ圧縮機（2A）に異常が発生しており、第１ノンインバータ圧縮機（2B）のみが起動している。

まず、ステップST５１では、「油回収１」から「油回収３」の動作と同様に、油回収を優先させるために、冷媒回路（1E）の低圧圧力（LP）が所定値よりも下がっても、冷蔵ショーケースのサーモオフが行われない設定とする。

次に、ステップST５２では、第１ノンインバータ圧縮機（2B）のみが回った状態のまま、冷蔵ユニット（1C）の電磁弁（7a）を操作するためのＲ１信号をオフにセットし、該電磁弁（7a）を閉鎖する。こうすることで、冷蔵熱交換器（45）の冷媒流量を減らしてその出口側の冷媒過熱度を強制的に上昇させる。

そして、ステップST５３及びステップST５４において、低圧圧力（LP）が1.0Kg/cm^２（98KPa）よりも低くなるか、１分が経過すると、上記Ｒ１信号をオンにセットして電磁弁（7a）を開口する。これにより、「油回収１」から「油回収３」と同様に冷蔵熱交換器（45）に冷媒が少しでも流れている状態を保ちながら、最大１分間でその出口側の冷媒過熱度を十分に大きくするようにしている。

このステップST５４までの動作を実行した段階では、冷蔵熱交換器（45）の出口の冷媒過熱度が上昇したことにより冷蔵膨張弁（46）が開き気味になり、しかも電磁弁（7a）も開いている。このため、冷蔵熱交換器（45）には液冷媒が流入し、冷蔵熱交換器（45）に溜まった冷凍機油が冷媒とともに低圧ガス管（15）を流れていく。

ステップST５５では、このフローチャートの動作終了時にサーモオフにならないようにするために、低圧圧力が2.0Kg/cm^２（196KPa）よりも高くなるか、１分が経過するのを待っている。そして、その条件が満たされると、ステップST５６でサーモオフの禁止を解除する。以上により、「油回収４」の動作が完了する。

以上説明したように、本実施形態によれば、圧縮機構（2D）の運転時間が所定時間に達すると、冷蔵熱交換器（45）の上流側に設けた電磁弁（7a）をいったん閉じることで該冷蔵熱交換器（45）の出口側を強制的に過熱状態にして冷蔵膨張弁（46）を開いた後、今度は電磁弁（7a）を開いて冷蔵熱交換器（45）に液冷媒を一気に流すようにしているため、冷蔵熱交換器（45）に溜まった冷凍機油を圧縮機構（2D）に回収できる。また、この動作を所定時間ごとに繰り返すことにより、冷蔵熱交換器（45）内に冷凍機油が蓄積してしまって圧縮機構（2D）内の油不足が生じるのを防止できる。

また、油回収の動作の際には、電磁弁（7a）を閉鎖した後、所定時間経過前に圧縮機構（2D）の吸入側の冷媒圧力が所定値よりも低下すると、電磁弁（7a）を強制的に開口するようにしているので、吸入側の冷媒圧力が下がりすぎて冷却能力が得られない状態となるのを防止できる。

さらに、圧縮機に異常がない限り、油回収動作の際に圧縮機構（2D）の運転容量を制御するようにしているので、冷蔵熱交換器（45）内の冷凍機油を確実に回収することができる。

また、油回収の動作中にサーモオフ運転を禁止しているので、油回収動作を優先的に行うことができ、油回収中の動作の不具合を防止できる。また、サーモオフ用の電磁弁（7a）を油回収動作の際にも用いるようにしているので、冷凍装置の構成が複雑になるのを防止できる。

さらに、室内熱交換器（41）では室内膨張弁（42）の操作により油回収が可能であり、冷凍熱交換器（51）では冷凍機油が溜まりにくいために油回収動作が不要であるのに対して、冷蔵膨張弁（46）として感温式膨張弁を用いているために通常は油回収が困難で、しかもマルチ型に構成されているために油が溜まりやすい冷蔵熱交換器（45）から、冷凍機油を確実かつ容易に回収できる。

〈その他の実施形態〉
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

例えば、上記実施形態では１台のインバータ圧縮機と２台のノンインバータ圧縮機を用いているが、圧縮機の台数を変更したり、インバータ圧縮機とノンインバータ圧縮機の組み合わせを変えたりしてもよい。

また、上記実施形態では空調と冷蔵と冷凍とを行う冷凍装置について説明したが、冷蔵や冷凍のみを行う冷却専用の装置であってもよい。要するに、本発明は、膨張機構に感温式膨張弁を用いた冷凍装置であれば適用可能である。

以上のように、本発明は、冷凍装置に対して有用である。

1E 冷媒回路
2D 圧縮機構
4 凝縮器
7a 開閉弁（油回収機構）
45 蒸発器
46 膨張機構
80 制御手段（油回収機構）

Claims

圧縮機構（2D）と凝縮器（4）と膨張機構（46）と蒸発器（45）とが順に接続された冷媒回路（1E）と、蒸発器（45）に溜まった冷凍機油を圧縮機構（2D）に回収する油回収機構（7a，80）とを備えた冷凍装置であって、
膨張機構（46）が蒸発器（45）の出口側の冷媒の状態に基づいて開度調整される感温式膨張弁により構成されるとともに、油回収機構（7a，80）は、蒸発器（45）の上流側に接続された開閉弁（7a）と、該開閉弁（7a）を制御する制御手段（80）とを備え、
制御手段（80）は、油回収動作の際に、上記開閉弁（7a）を所定時間閉鎖した状態で運転を行うことにより蒸発器（45）の出口の過熱度を上昇させた後、該開閉弁（7a）を開口して運転を行うように構成されていることを特徴とする冷凍装置。
制御手段（80）は、圧縮機構（2D）の運転時間が連続して、または積算して所定時間に達すると、油回収動作を行うように構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
制御手段（80）は、油回収動作の際に、開閉弁（7a）を閉鎖した後、所定時間経過前に圧縮機構（2D）の吸入側の冷媒圧力が所定値よりも低下すると、開閉弁（7a）を開口するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
圧縮機構（2D）が可変容量に構成され、
制御手段（80）は、油戻し動作中の開閉弁（7a）の開口時に、圧縮機構（2D）の運転容量を、蒸発器（45）内の冷凍機油を冷媒によって回収可能な容量に設定するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
制御手段（80）は、油回収動作中にはサーモオフ運転を禁止するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。
複数の蒸発器（45）が並列に接続され、各蒸発器（45）の上流側に開閉弁（7a）が設けられていることを特徴とする請求項１記載の冷凍装置。